CN106627828A - 摆动式升降越障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆动式升降越障机器人，包括车架，车架于前端的两侧部装设有两个前驱动轮，车架于后端的两侧部装设有两个后驱动轮，车架上装设有摆动支撑机构，摆动支撑机构上装设有升降导向支撑架，升降导向支撑架的前后端均装设有可独立升降和行进的升降行进机构，前驱动轮和后驱动轮中的一组轮***于两个升降行进机构之间。通过升降导向支撑架的前后摆动，使得越障机器人在上、下台阶式障碍的模态间转换，该越障机器人具有结构简单可靠，成本低廉，易于制作、作业灵活、越障能力强的优点。

Description

摆动式升降越障机器人

技术领域

本发明主要涉及越障机器人领域，尤其涉及一种摆动式升降越障机器人。

背景技术

在实际应用过程中，移动机器人经常需要克服上、下台阶式的障碍。这类机器人上搭载的精密设备，往往要求在工作中保持姿态不变。现有的越障机器人，如带有摆动鳍的履带式机器人，越障能力有限，而且越障时底盘倾斜严重，不仅影响搭载设备的正常工作，而且容易导致机器人倾覆。现有的越障机器人，如仿生类的腿式机器人，虽具有较好的越障能力，然而结构及控制复杂、难以实现，而且成本高昂。现有的越障机器人，如带有摇臂的轮式机器人，虽具有自适应的优点，但是越障能力有限，且上、下台阶式障碍能力不匹配。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，成本低廉，易于制作、作业灵活、越障能力强、且在越障过程中能够保持底盘水平的摆动式升降越障机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种摆动式升降越障机器人，包括车架，所述车架于前端的两侧部装设有两个前驱动轮，车架于后端的两侧部装设有两个后驱动轮，所述车架上装设有摆动支撑机构，所述摆动支撑机构上装设有升降导向支撑架，所述升降导向支撑架的前后端均装设有可独立升降和行进的升降行进机构，所述前驱动轮和后驱动轮中的一组轮***于两个升降行进机构之间。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述升降导向支撑架包括横梁和竖向导轨，所述横梁固装在摆动支撑机构上，所述竖向导轨分装在横梁的前后两端，前后两端的所述升降行进机构分别与相应端的竖向导轨滑接。

所述摆动支撑机构包括摆杆和伸缩缸，所述摆杆的两端分别与车架和横梁铰接，所述伸缩缸装设在车架、且伸缩缸的输出端与横梁铰接。

所述升降行进机构包括升降驱动部件、升降杆和支撑轮，所述升降驱动部件装设在竖向导轨上，所述升降杆滑装在竖向导轨内并与升降驱动部件连接，所述支撑轮装设在升降杆底部。

所述升降杆包括立杆和横杆，所述立杆滑装在竖向导轨内并与升降驱动部件连接，所述横杆固装在立杆底部，所述支撑轮分装在横杆的两端部。

所述车架的前后部开设有用于前后端的升降行进机构穿过的镂空避让部。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的摆动式升降越障机器人，只要前后升降行进机构的高度合适，不需要调整其他结构或者尺寸，就能跨越各种高度的台阶和障碍，其越障性能突出；

2、本发明的摆动式升降越障机器人，具有同等的克服上、下台阶式障碍的能力，适应性强。

3、本发明的摆动式升降越障机器人，在越障过程中能够始终保持车架水平，确保机器人搭载的设备正常工作。

4、本发明的摆动式升降越障机器人，越障过程中利用摆动支撑机构改变升降行进机构相对于车架的位置，从而不需要转向即能完成上下台阶，提高了越障灵活性；

5、本发明的摆动式升降越障机器人，整体结构非常简单，功能可靠，成本低廉，易于制作。

附图说明

图1是本发明摆动式升降越障机器人的立体结构示意图。

图2是本发明摆动式升降越障机器人的仰视结构示意图。

图3是本发明摆动式升降越障机器人的主视结构示意图。

图4是本发明摆动式升降越障机器人的摆动状态示意图。

图5是本发明摆动式升降越障机器人中车架抬升的状态示意图。

图6是本发明摆动式升降越障机器人中前端升降行进机构抬升的状态示意图。

图7是本发明摆动式升降越障机器人上台阶的流程示意图。

图8是本发明摆动式升降越障机器人下台阶的的流程示意图。

图中各标号表示：

1、车架；11、镂空避让部；2、前驱动轮；3、后驱动轮；4、摆动支撑机构；41、摆杆；42、伸缩缸；5、升降导向支撑架；51、横梁；52、竖向导轨；6、升降行进机构；61、升降驱动部件；62、升降杆；621、立杆；622、横杆；63、支撑轮。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图8示出了本发明摆动式升降越障机器人的一种实施例，该越障机器人包括车架1，车架1于前端的两侧部装设有两个前驱动轮2，车架1于后端的两侧部装设有两个后驱动轮3，车架1上装设有摆动支撑机构4，摆动支撑机构4上装设有升降导向支撑架5，升降导向支撑架5的前后端均装设有可独立升降和行进的升降行进机构6，前驱动轮2和后驱动轮3中的一组轮***于两个升降行进机构6之间。使用时，当该机器人在平地作业时，两端的升降行进机构6与地面脱离处于高位，当需要越过台阶等障碍时，两端的升降行进机构6沿升降导向支撑架5下降与地面接触，进一步下降时会反向驱使升降导向支撑架5沿升降行进机构6向上抬升，从而带动车架1抬升，当前驱动轮2与台阶同高时，升降行进机构6向前行进并带动车架1使前驱动轮2与台阶接触，此时，前端的升降行进机构6上升至初始位置，进一步向行进使后驱动轮3与台阶接触，此时，后端的升降行进机构6上升至初始位置，从而实现上台阶，下台阶时，启动摆动支撑机构4驱使升降导向支撑架5带动升降行进机构6向前移动，直至前驱动轮2位于两个升降行进机构6之间，此时，按上台阶的逆过程操作即可。本发明的机器人，只要前后升降行进机构6的高度合适，就能跨越各种台阶和障碍，其越障性能突出；越障过程中利用了前驱动轮2和后驱动轮3组成的轮体结构以及升降行进机构6的自行进能力，有较好的机动性；越障过程中利用摆动支撑机构4改变升降行进机构6相对于车架1的位置，从而不需要转向即能完成上下台阶，提高了越障灵活性；本发明的机器人，整体结构非常简单紧凑，成本低廉，易于制作。

本实施例中，升降导向支撑架5包括横梁51和竖向导轨52，横梁51固装在摆动支撑机构4上，竖向导轨52分装在横梁51的前后两端，前后两端的升降行进机构6分别与相应端的竖向导轨52滑接。该结构中，横梁51作为升降行进机构6和车架1升降的主要承载基础，同时其能受摆动支撑机构4驱动作横向移动，而竖向导轨52则保证了升降行进机构6和车架1升降的顺畅性和快捷性。

本实施例中，摆动支撑机构4包括摆杆41和伸缩缸42，摆杆41的两端分别与车架1和横梁51铰接，伸缩缸42装设在车架1、且伸缩缸42的输出端与横梁51铰接。该结构中，伸缩缸42作为动力源，摆杆41与车架1以及横梁51形成平行四边连杆机构，以实现升降行进机构6的前后移动。

本实施例中，升降行进机构6包括升降驱动部件61、升降杆62和支撑轮63，升降驱动部件61装设在竖向导轨52上，升降杆62滑装在竖向导轨52内并与升降驱动部件61连接，支撑轮63装设在升降杆62底部。该结构中，升降驱动部件61可驱使升降杆62作升降运动，当支撑轮63与地面接触时，升降驱动部件61又可通过升降导向支撑架5带动车架1作升降运动；支撑轮63配备有驱动电机，通过支撑轮63的行进能够带动车架1行进，其结构简单、设计巧妙。

本实施例中，升降杆62包括立杆621和横杆622，立杆621滑装在竖向导轨52内并与升降驱动部件61连接，横杆622固装在立杆621底部，支撑轮63分装在横杆622的两端部。该结构中，升降杆62带动横杆622作升降运动，而横杆622一方面作为支撑轮63的安装基础，另一方面，其位于竖向导轨52下方，能对升降杆62的上升以及车架1的下降形成定位。

本实施例中，车架1的前后部开设有用于前后端的升降行进机构6穿过的镂空避让部11。该镂空避让部11用于升降过程中升降行进机构6从其穿过，一方面避免形成干涉；另一方面可节省耗材。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种摆动式升降越障机器人，包括车架（1），所述车架（1）于前端的两侧部装设有两个前驱动轮（2），车架（1）于后端的两侧部装设有两个后驱动轮（3），其特征在于：所述车架（1）上装设有摆动支撑机构（4），所述摆动支撑机构（4）上装设有升降导向支撑架（5），所述升降导向支撑架（5）的前后端均装设有可独立升降和行进的升降行进机构（6），所述前驱动轮（2）和后驱动轮（3）中的一组轮***于两个升降行进机构（6）之间。

2.根据权利要求1所述的摆动式升降越障机器人，其特征在于：所述升降导向支撑架（5）包括横梁（51）和竖向导轨（52），所述横梁（51）固装在摆动支撑机构（4）上，所述竖向导轨（52）分装在横梁（51）的前后两端，前后两端的所述升降行进机构（6）分别与相应端的竖向导轨（52）滑接。

3.根据权利要求2所述的摆动式升降越障机器人，其特征在于：所述摆动支撑机构（4）包括摆杆（41）和伸缩缸（42），所述摆杆（41）的两端分别与车架（1）和横梁（51）铰接，所述伸缩缸（42）装设在车架（1）、且伸缩缸（42）的输出端与横梁（51）铰接。

4.根据权利要求2或3所述的摆动式升降越障机器人，其特征在于：所述升降行进机构（6）包括升降驱动部件（61）、升降杆（62）和支撑轮（63），所述升降驱动部件（61）装设在竖向导轨（52）上，所述升降杆（62）滑装在竖向导轨（52）内并与升降驱动部件（61）连接，所述支撑轮（63）装设在升降杆（62）底部。

5.根据权利要求4所述的摆动式升降越障机器人，其特征在于：所述升降杆（62）包括立杆（621）和横杆（622），所述立杆（621）滑装在竖向导轨（52）内并与升降驱动部件（61）连接，所述横杆（622）固装在立杆（621）底部，所述支撑轮（63）分装在横杆（622）的两端部。

6.根据权利要求2或3所述的摆动式升降越障机器人，其特征在于：所述车架（1）的前后部开设有用于前后端的升降行进机构（6）穿过的镂空避让部（11）。

7.根据权利要求5所述的摆动式升降越障机器人，其特征在于：所述车架（1）的前后部开设有用于前后端的升降行进机构（6）穿过的镂空避让部（11）。